본 논문은 기하학적 비선형성을 가진 보존적 단일 하중 매개변수의 탄성 상태 공간구조의 탄성 분기 좌굴이론에 관한 수치 해석적 기본 방법 및 경로 추적, pin-pointing, 경로 전환을 기술하고 있다. 비선형 탄성 불안정 상태는 극한점과 분기점으로 분류될 수 있으며, 평형경로상의 평형점의 계산 및 평형경로상의 특이점을 찾기 위한 pin-pointing 반복계산을 수행하는 일반적인 비선형 수치해석법으로 극한점을 계산할 수 있다. 그러나 분기좌굴 해석을 위해서는 좌굴 후 분기경로의 추적을 위한 분기경로 전환 알고리즘이 추가적으로 필요하다. 본문에서는 에너지이론에 기초한 일반 탄성안정이론을 소개하고, 평형경로 추적, 다분기 좌굴점을 찾기 위한 간접법과 다분기의 경로 전환에 관한 이론을 전개한다. 분기좌굴 해석예제로 트러스로 이루어진 스타돔, 핀지지의 평면아치의 분기좌굴 해석을 수행하여 본문에서 제시한 수치해석법의 정확성 및 적용성을 검증한다.
Geometric singularity problems are principle difficulties of single-gimbal control moment gyros in spacecraft attitude control. To overcome these singularities, many steering logics have been studied. In this paper, a new null motion steering law is suggested, which is based on the minimization of the directional components of output torque with respect to the required torque. The suggested steering law has been simulated and verified to work well around several critical singular points which have been classified as testing points of avoidance algorithm in previous literatures.
To avoid the unit inconsistency problem in the conventional Jacobian matrix, new formulation of a dimensionally homogeneous inverse Jacobian matrix for parallel manipulators with a planar mobile platform by using three end-effector points was presented (Kim and Ryu, 2003). This paper presents force relationships between joint forces and Cartesian forces at the three End-Effector points. The derived force relationships can then be used for analyses of the input/output force transmission. These analyses, forward and inverse force transmission analyses, depend on the singular values of the derived unit consistent Jacobian matrix. Using the proposed force relationship, a numerical example is presented for actuator size design of a 3-RRR planar parallel manipulator.
In order to avoid the unit inconsistency problem in the conventional Jacobian matrix, previously we presented new formulation of a dimensionally homogeneous inverse Jacobian matrix for parallel manipulators with a planar mobile platform by using three end-effector points based on the velocity relationship [1]. This paper presents force relationships between joint forces and Cartesian forces at the three End-Effector points. The derived force relationships can then be used for analyses of the input/output force transmission. These analyses, forward and inverse force transmission analyses, depend on the singular values of the derived dimensionally homogeneous Jacobian matrix. Using the proposed force relationship, a numerical example is presented for actuator size design of a 3-RRR planar parallel manipulator.
This paper proposes algorithm for the obstacle detection and classification using a single laser scanner. In a measurement data from a laser scanner, there exist points with large differential value called singular points, which can be used to obtain the boundary of an obstacle such that obstacle information can be analyzed. On the other hand, measurement data include a lot of measurement error, which makes it difficult to analyze the accurate obstacle information. To solve this problem, the least square estimation algorithm is used to obtain the accurate information using a single laser scanner, by compensation for the measurement error. This algorithm can be used for the effective obstacle avoidance of mobile robots, and the experimental results are included to demonstrate the effectiveness of the propose algorithm.
대부분의 얼굴인식 시스템은 현재 2차원 영상을 기반으로 많은 분야에 응용되고 있다. 그러나 2차원 얼굴인식 시스템은 심하게 변화된 얼굴 포즈에 강인한 얼굴인식이 매우 어렵다. 이에 얼굴 포즈 추정은 정면 영상이 아닐 경우 인식률 향상을 위한 필수적인 과정이라 할 수 있다. 그러므로, 본 논문은 3차원 얼굴인식을 위한 새로운 얼굴 포즈 추정 방식을 제안한다 먼저 3차원 거리(range) 영상이 입력될 때 얼굴 곡선에 기반한 자동 얼굴 특징점 추출 기법을 적용한다. 추출된 특징점을 바탕으로 오류 보상 특이치 분해를 적용 한 새로운 3차원 얼굴 포즈 추정 방식을 제안한다. 특이치 분해를 이용하여 초기 회전각을 획득한 후 존재하는 오류를 보다 세밀하게 보상한다. 제안 알고리즘은 정규화된 3차원 얼굴 공간에서 추출된 특징점의 기하학적 위치를 이용하여 수행된다. 또한 3차원 얼굴인식을 위하여 3차원 최근접 이웃 분류기를 이용한 데이터베이스내에서 후보 얼굴을 선택하는 방식을 제안한다. 실험 결과를 통해 다양한 얼굴 포즈에 대하여 제안 알고리즘의 효율성과 타당성을 검증하였다.
지구의 비대칭 중력장 $J_2$와 $J_3$가 원궤도에 가까운 인공위성의 궤도요소에 미치는 장, 단주기 섭동과 영년섭동을 해석적 방법으로 구하였다. 이 때 궤도의 이심률이 작은 경우에 섭동방정식에서 발생하는 특이점은 Taff(1985)가 제시한 방법중 궤도요소 e, $\omega$, M을 $e_s$=$esin\omega$, $e_c=e\;cos\;\omega$, $\ell=\omega+M$으로 치환하는 방법을 사용하여 제거시켰다. Walter(1967)의 방법을 이용하여 기상위성 NOAA-10호의 평균궤도요소를 결정하였고 이를 NASA의 Brouwer 평균 궤도요소와 비교하였다. 평균 궤도요소 a, i, $\Omega$는 TBUS의 결과와 거의 일치하나 평균 궤도요소 e, $\omega$, M은 약간의 차이를 보였다. 그리고 특이점을 제거하기 위한 Taff의 방법 중 e, $\omega$, M 대신에 $e_s=e\;sin(\Omega+\omega)$, $e_c=e\;cos(\Omega+\omega)$, $L=\Omega+\omega+M$으로 치환하는 방법이 극궤도위성에는 부적합한 것으로 나타났다.
서비스 로봇에서는 산업용 로봇에서 많이 사용하던 로봇 머니퓰레이터 대신에 여유자유도형 인간형 로봇 팔이 사용어야한다. 여유자유도 인간형 로봇팔은 산업용 로봇 팔에 비하여 자유도 수가 많아서 특이점 및 장애물 회피에 더욱 우수한 성능을 가지고 있어 정해지지 않은 복잡한 환경에서 동작해야 하는 서비스 로봇에 적합하다. 여유 자유도 로봇 팔의 제어 문제는 구동 알고리즘에서 역기구학 및 자코비언을 사용하기 때문에 복잡한 연산 및 그 계산량이 많다는 것이 문제가 된다. 본 연구에서는 이러한 문제를 해결하기 위해 수치해석적인 역기구학 해법 및 가중 의사역 행열 제어 알고리즘을 제안하며 이를 시스템으로 구현하여 실험으로 효용성을 입증하였다.
본 논문에서는 가상성형 시스템에 적합한 Radial Basis Function(RBF) 기반의 변형 기법과 변형된 얼굴 구성 요소를 얼굴 영상에 혼합하는 기법을 제시한다. 가상성형을 위한 변형 기법은 유동적인 얼굴 구성 요소들을 변형함에 있어 부드러움과 정확성을 가져야 하고 변형 부위 이외의 다른 얼굴 구성 요소에는 왜곡을 주지 않는 지역성도 가져야 한다. 이를 위해 제안된 가상성형 시스템은 자유형태 변형 모델을 기반으로 RBF에 의해 격자들의 변형 정도를 계산한다. 성형의 정확성을 위해 변형 오차는 기준곡선 정점들의 목표 위치와 실제 변형된 위치 사이의 오차제곱합을 이용하여 Singular Value Decomposition(SVD)에 의해 반복적으로 RBF 매핑 함수의 계수들을 계산하여 보정한다. 변형된 얼굴 구성 요소는 Euclidean Distance Transform(EDT)에 의해 계산된 혼합 비율을 사용하여 원본 얼굴 영상과 합성된다. 제안된 변형 기법과 합성 기법은 가상성형 결과의 정확도와 왜곡 측면에서 우수한 성능을 보인다는 것을 실험적으로 확인하였다.
A flow visualization study using the oil film method and the smoke-laser light sheet arrangement is carried out to investigate the three-dimensional flow pattern around the free end surface region of a finite circular cylinder (aspect ratios of 1.25 and 4.25) mounted on a flat plate. The experiment is performed for the cases of two Reynolds numbers: 5.92${\times}$10$^3$and 1.48${\times}$10(sup)5. Various kinds of singular points on the free-end surface are disclosed from the oil surface flow visualization. The smoke-laser light sheet visualization, to aid in understanding the oil streak-line patterns, clearly demonstrates that a pair of tornado-like vortices marched along the downstream together with a pair of side tip vortices. A topological sketch to characterize the surface flow and the four vortices emanating from the top surface is included.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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